按GB/T 3359 用隨機(jī)樣本檢驗(yàn)數(shù)據(jù)判定醫(yī)療器械總體質(zhì)量水平

吳平 于曉慧 許慧 山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心 （濟(jì)南 250101）

1.概述

抽樣檢驗(yàn)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段之一。抽樣檢驗(yàn)分為計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)和計(jì)量抽樣檢驗(yàn)兩類。計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)以樣本中所含不合格品（或缺陷）個(gè)數(shù)為依據(jù)斷定總體質(zhì)量，是目前醫(yī)療器械產(chǎn)品檢測(cè)中常用的方法。計(jì)量抽樣檢驗(yàn)適用于質(zhì)量特征值服從正態(tài)分布或其他連續(xù)分布的情況，通過(guò)檢驗(yàn)出樣本的特征值（如尺寸、強(qiáng)度等），用一個(gè)或一組判斷規(guī)則來(lái)判定這批產(chǎn)品是否合格。文獻(xiàn)[1]報(bào)道了這兩種抽樣檢驗(yàn)應(yīng)用的對(duì)比情況，并說(shuō)明這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)使用方便，但不能較充分利用樣本所提供的信息，所以其功效不如計(jì)量抽樣檢驗(yàn)；計(jì)量抽樣檢驗(yàn)計(jì)算較為復(fù)雜，使用不如計(jì)數(shù)抽樣便利，所以適用范圍不夠廣泛。計(jì)量抽樣具有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是能夠較充分地利用樣本所提供的信息，二是樣本量往往可以比計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)少。

本文介紹的是一種計(jì)量抽樣檢驗(yàn)方法——GB/T 3359《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間的確定》（等同采用ISO 16269-6:2005《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間的確定》），這種計(jì)量抽樣的方式目前在我國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中尚未被應(yīng)用。

2.計(jì)量抽樣技術(shù)的概念

為了解讀計(jì)量抽樣技術(shù)的概念，本章假設(shè)有兩組總體數(shù)量相同的產(chǎn)品，各從中隨機(jī)抽取n 個(gè)試驗(yàn)樣品對(duì)其某一特征值進(jìn)行試驗(yàn)。圖1 給出了規(guī)定合格上限的這兩組試驗(yàn)樣品測(cè)得試驗(yàn)結(jié)果的分布情況。從圖1 可以看出，兩組樣品的n 個(gè)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)都在合格范圍內(nèi)。如果按計(jì)數(shù)抽樣，兩種情況都判為總體合格。但在計(jì)量抽樣程序中，我們還可利用圖1 所給的樣品信息進(jìn)行進(jìn)一步的分析和判斷。比如，分析出A 組樣品的n 個(gè)樣品數(shù)據(jù)相對(duì)于B 組樣品的樣品數(shù)據(jù)離散度較小（標(biāo)準(zhǔn)差較?。祫t離不合格限相對(duì)較近等。

圖1. 兩組試驗(yàn)樣品試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比

圖2. 總體質(zhì)量分布對(duì)比

假定該產(chǎn)品總體的這一特征值服從正態(tài)分布，可用樣品試驗(yàn)結(jié)果的均值和樣品標(biāo)準(zhǔn)差粗略繪出總體的分布情況，見(jiàn)圖2。抽取試驗(yàn)樣品的數(shù)量越多，樣品試驗(yàn)結(jié)果的均值和分布區(qū)間寬度（由樣品標(biāo)準(zhǔn)差確定）越接近于總體正態(tài)分布曲線。

從圖2 中可以看出，盡管A 組樣品的均值相對(duì)B 組樣品離不合格限較近，但由于樣品的標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較小，繪出的總體正態(tài)分布曲線落在不合格范圍內(nèi)的部分可忽略不計(jì)；B 組樣品均值盡管相對(duì)于A 組樣品離不合格限較遠(yuǎn)，但因離散度較大，其總體正態(tài)分布的曲線有明顯的一部分落在了不合格范圍內(nèi)（這部分的面積為產(chǎn)品的不合格率）。從而可以粗略判斷出A 組樣品所代表的總體質(zhì)量?jī)?yōu)于B 組樣品所代表總體質(zhì)量。

像這樣，根據(jù)有限數(shù)量樣品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布對(duì)總體質(zhì)量水平（合格品率）進(jìn)行分析判定的方式便是以GB/T 3359 為典型代表的計(jì)量檢驗(yàn)的基本內(nèi)涵所在。GB/T 3359 所給出的方法是，在一定的置信水平下，用有限的隨機(jī)樣本的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)理論估計(jì)出樣本所代表的總體的“統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間（statistical tolerance interval）”的端點(diǎn)，使統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間內(nèi)曲線下方的面積為聲稱或規(guī)定的總體質(zhì)量水平（如p=0.95）。對(duì)于單側(cè)容忍區(qū)間（只規(guī)定上限或下限的情況），其端點(diǎn)為（+ k·S）或（－k·S）（其中 為均值，k 為“容忍極限系數(shù)”，s 為標(biāo)準(zhǔn)差），如果該端點(diǎn)落在合格范圍內(nèi)，則表明總體質(zhì)量水平滿足要求，反之則表明總體質(zhì)量水平不滿足要求。對(duì)于雙側(cè)容忍區(qū)間（即規(guī)定上限又規(guī)定下限的情況），其端點(diǎn)為（x + k·S）和（－ k·S），如果這兩個(gè)端點(diǎn)都落在合格范圍內(nèi)，則表明總體質(zhì)量水平滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求；如果有任一端點(diǎn)落在不合格范圍內(nèi)，則 表明總體質(zhì)量水平不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

3.國(guó)外醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用GB/T 3359 的實(shí)例和方法

3.1 示例1：ANSI/AAMI BF64:2002 中去白細(xì)胞濾器的白細(xì)胞殘留量

血液成分流經(jīng)去白細(xì)胞濾器后的白細(xì)胞殘留量是表明白細(xì)胞濾器最重要的性能要求。由于受試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，成本高，血源緊缺等因素的影響，就需要考慮用計(jì)量抽樣檢驗(yàn)的方法，用有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)總體質(zhì)量給出更高能力的判定，以進(jìn)一步確保產(chǎn)品總體的安全有效。

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AAMI BF64:2002《去白細(xì)胞濾器》中4.2.3.2 條對(duì)去白細(xì)胞濾器白細(xì)胞殘留量的要求規(guī)定如下：

“在95%的置信水平，95%以上的去白細(xì)胞濾器過(guò)濾后的血液成分的白細(xì)胞殘留量每單位血液中應(yīng)不大于1.0×106?！?/p>

面對(duì)這樣的要求，檢驗(yàn)人員如果不了解GB/T 3359，就不知道如何通過(guò)檢驗(yàn)做出判定。該條文的意思是指：在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上，去白細(xì)胞濾器總體中至少要有95%的白細(xì)胞濾器要達(dá)到規(guī)定的濾除性能，而得出這種結(jié)論的置信水平（正確率）為95%。由于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)白細(xì)胞殘留量給出的是上限要求，GB/T 3359 中規(guī)定的“方差未知時(shí)的單側(cè)統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間”的情況適用。根據(jù)GB/T 3359，如果滿足下列公式，則認(rèn)為符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

式中 x — n 個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果的平均值，

k3— 容忍極限系數(shù)。根據(jù)樣本量n 的不同，按GB/T 3359 表D.4 查出的系數(shù)（如n=5 時(shí)，k3=4.203），

s — n 個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差。

3.2 示例2：ISO 11608-1:2012 中針式注射系統(tǒng)的劑量精度

ISO 11608-1:2012《醫(yī)用針式注射系統(tǒng) 要求和試驗(yàn)方法 第1 部分：針式注射系統(tǒng)》中規(guī)定的注射系統(tǒng)與普通注射器相比，系統(tǒng)給藥劑量的精度直接關(guān)系到病人的安全。由于試驗(yàn)復(fù)雜，而對(duì)產(chǎn)品總體質(zhì)量的要求又高，也需要考慮用計(jì)量抽樣檢驗(yàn)的方法，用有限樣本的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)總體質(zhì)量給出更高的判定，以進(jìn)一步確保系統(tǒng)的安全有效。

ISO 11608-1 中對(duì)劑量精度參數(shù)給出了上限和下限要求，GB/T 3359 中規(guī)定的“方差未知時(shí)的雙側(cè)統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間”的情況適用。

由于ISO 11608-1 標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有給出具體的質(zhì)量水平也沒(méi)有給出置信水平，因此供需雙方就需要在訂貨合同上進(jìn)行商定。假定供需雙方在供貨合同上規(guī)定用95%置信水平和99%的批質(zhì)量水平（p=0.99），可按GB/T 3359 的表A.4 確定容忍區(qū)間。假設(shè)檢驗(yàn)樣品數(shù)量為n=12，查GB/T 3359 表E.4得到k4=4.156。用樣品結(jié)果的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和k4可確定容忍區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)：

其中 x — n 個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果的平均值，

k4 — 容忍極限系數(shù)，

s — n 個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差。

可見(jiàn)，當(dāng)（x + k4·s）不大于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)的上限，且（x－k4·s）不小于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的下限時(shí)，表明提交批在95%置信水平下，總體質(zhì)量水平滿足合同規(guī)定的要求（合格率不小于99%）。

4.結(jié)語(yǔ)

GB/T 3359 給出了總體特性服從正態(tài)分布或未知類型的連續(xù)分布兩種情況下，總體方差已知或未知時(shí)，確定單側(cè)和雙側(cè)統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間的程序。事先規(guī)定批質(zhì)量水平和判定的置信水平則是確定容忍區(qū)間的兩個(gè)先決條件。只要醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)或合同中規(guī)定了批總體的質(zhì)量水平和判定的置信水平，就可以按GB/T 3359 用樣品數(shù)據(jù)對(duì)總休質(zhì)量進(jìn)行判定?？紤]到一般讀者掌握GB/T 3359 標(biāo)準(zhǔn)的理論比較困難，2009 版的GB/T 3359 以舉例的方式給出了不同情形下的使用方法，大大提高標(biāo)準(zhǔn)的可用性。讀者只要根據(jù)實(shí)際情況在標(biāo)準(zhǔn)中找到與之相匹配的示例，便可按示例給出的步驟正確運(yùn)用并做出判定。

日常檢驗(yàn)中，即使是采用計(jì)數(shù)抽樣的檢驗(yàn)規(guī)則，在檢驗(yàn)報(bào)告中給出或不給出各樣品的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，給讀者提供的信息量有著很大的差別。前者能使讀者利用GB/T 3359 給出的方法對(duì)樣品所代表的總體質(zhì)量做出進(jìn)一步的判定，后者則不能。

在樣本量相同的情況下，相對(duì)于采用計(jì)數(shù)抽樣而言，采用計(jì)量抽樣能夠給產(chǎn)品提供更好的質(zhì)量保證。因此，對(duì)于檢驗(yàn)成本高且總體水平要求高的醫(yī)療器械，計(jì)量抽樣比傳統(tǒng)計(jì)數(shù)抽樣方法更具有優(yōu)勢(shì)，更能有效促進(jìn)總體質(zhì)量水平的提高，我們期待未來(lái)GB/T 3359 在我國(guó)醫(yī)療器械檢驗(yàn)技術(shù)中得到應(yīng)用。

[1] 易濤，計(jì)量抽樣檢驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌鋺?yīng)用研究[D]，武漢，華中科技大學(xué)，2005 年

[2] GB/T 3359-2009 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 統(tǒng)計(jì)容忍區(qū)間的確定[S]

[3] ANSI/AAMI BF64:2002 去白細(xì)胞濾器[S]

[4] ISO 11608-1:2012 醫(yī)用針式注射系統(tǒng) 要求和試驗(yàn)方法 第1 部分：針式注射系統(tǒng)[S]